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tuanchris/dune-weaver
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🧩 软硬件结合
已发布
项目简介
An open-source kinetic sand art table that creates mesmerizing patterns using a ball controlled by precision motors.
Dune Weaver 是一个开源的动态沙画艺术桌项目，它通过精密电机控制一颗小球在沙面上运动，从而绘制出不断变化的迷人图案。该项目将传统沙画艺术与现代物联网技术巧妙结合，让用户能通过网页轻松操控一台实体沙画设备。其核心架构分为两部分：一台运行后端服务的树莓派负责管理用户界面、图案文件和控制逻辑，并通过USB连接至运行FluidNC固件的DLC32或ESP32控制器，后者直接驱动步进电机，实现精准的极坐标运动。技术栈方面，前端采用现代化的React UI，支持PWA安装，可在任何设备上获得触控友好的体验；后端则集成了Docker部署、MQTT协议以及WLED灯效同步功能。
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项目特点
**远程操控**：通过网页端即可实时控制实体沙画桌，支持触控友好的PWA安装体验
**极坐标运动系统**：采用步进电机驱动，实现小球在沙面上的精准轨迹绘制
**图案文件管理**：支持上传、存储和切换多种沙画图案，可自定义创作
**物联网集成**：内置MQTT协议和WLED灯效同步，可与其他智能设备联动
**模块化架构**：前后端分离，后端基于Docker部署，易于扩展和维护
**开源社区支持**：提供完整的硬件BOM、固件配置和组装指南，方便复刻
技术规格
| 主控制器 | Raspberry Pi（推荐3B+/4B） |
|---|---|
| 运动控制器 | DLC32 或 ESP32（运行FluidNC固件） |
| 电机类型 | 步进电机（极坐标驱动） |
| 通信方式 | USB（树莓派→运动控制器） |
| 前端框架 | React（支持PWA） |
| 后端技术 | Docker、Node.js |
| 物联网协议 | MQTT |
| 灯效控制 | WLED |
| 电源需求 | 12V DC（步进电机驱动） |
| 沙画桌尺寸 | 约 500mm × 500mm（典型） |
项目资源
搜索资源
物料清单 (BOM)
| 物料名称 | 数量 | 参考价格 | 备注 |
|---|---|---|---|
| Raspberry Pi 3B+/4B | 1 | — | 运行后端服务 |
| DLC32 或 ESP32 | 1 | — | 运行FluidNC固件 |
| NEMA17步进电机 | 2 | — | 极坐标X/Y轴 |
| A4988或TMC2209步进电机驱动 | 2 | — | 配合电机使用 |
| 12V DC电源适配器 | 1 | — | 为电机和驱动供电 |
| 同步带及滑轮套件 | 1套 | — | 极坐标传动系统 |
| 轴承及支架 | 若干 | — | 支撑运动结构 |
| 细沙（约200目） | 适量 | — | 覆盖桌面 |
| 金属小球（直径6-10mm） | 1 | — | 用于绘制图案 |
| WS2812B LED灯带 | 1米 | — | 可选，WLED控制 |
| USB线（A转Micro/Type-C） | 1 | — | 树莓派连接DLC32/ESP32 |
能力画像
**记忆与知识检索**：2/5 — 项目文档清晰，但需要自行查阅FluidNC和WLED的配置细节
**动手与操作**：4/5 — 需要组装机械结构、焊接电路、调试电机，动手要求较高
**编程与算法**：3/5 — 前端React和后端Node.js有一定编程门槛，但图案文件可复用
**设计与建模**：3/5 — 需要设计或修改3D打印件，但社区已有参考模型
**实验与调试**：4/5 — 电机校准、轨迹精度、灯效同步需要反复调试
**协作与分享**：3/5 — 可通过GitHub提交Issue或PR，但社区规模较小
**学习与研究**：4/5 — 涉及嵌入式、物联网、前端开发等多个领域，学习价值高
**系统集成**：4/5 — 需要整合树莓派、ESP32、步进电机、WLED等多个子系统
项目图库
所需技能
基础电子焊接与电路连接
步进电机驱动与调试
树莓派系统安装与配置（Raspberry Pi OS）
Docker容器基本操作
前端开发（React基础）
后端开发（Node.js基础）
MQTT协议基本理解
3D打印或激光切割（可选，用于制作结构件）
机械组装与校准
适用场景
**艺术创作**：在实体沙画桌上实时绘制动态图案，用于展览或表演
**智能家居装饰**：作为客厅或工作室的互动装饰品，支持远程控制和灯效联动
**STEM教育**：学习步进电机控制、物联网通信和前后端开发的全栈实践项目
**创客空间展示**：在Maker Faire或开源硬件展上展示互动艺术装置
**个性化礼物**：为亲友定制一台可远程发送图案的沙画桌，兼具科技感与艺术性